안녕하세요!

Q.사진의 문제에서 바로 Ki + Usi = Kf + Usf 을 쓰시는데, 이건 Work done by external force가 0이라서 그런거죠, 그럼 여기서 spring과 plastic ball을 system으로 묶은거죠?

A. 네 맞습니다! Spring-Ball system일 경우, external force가 0이기 때문에 conservation of energy formula를 쓰시면 됩니다!

Q. Physics 문제 풀때 언제 system으로 묶는 기준이 뭔가요?

A. 사실 마음대로 system을 정하고 문제를 풀어도 됩니다 :)

어떻게 풀어도 답은 똑같이 나와야 해요!

그래도 한 가지 팁을 드리자면, 일반적으로 conservative force는 전부 system 안에 넣고, non-conservative force는 전부 system 밖에 두고 푸시면 됩니다!

(Conservative force, Non-conservative force 설명은 교재 p.108-109에 있습니다. 아직 이 부분 강의 못 들었다면, 해당 부분 강의 먼저 듣고 아래 설명 읽어보시길 바랍니다!)

아래 사진 한 번 볼게요!

(1) Conservation of energy with conservative force only

이 때는 system 안에 다 포함시키면 external force가 없기 때문에 energy principle 식은 Wext=ΔE -> 0=ΔK+ΔUs+ΔUg 이렇게 쓸 수 있습니다.

Δ(change)는 (final value)-(initial value) 이기 때문에 0=(Kf-Ki)+(Ugf-Ugi)+(Usf-Usi)로 바꿔 쓸 수 있습니다.

Rearrange하면 Ki+Ugi+Usi=Kf+Ugf+Usf가 됩니다. 

앞으로 friction, air resistance 등 non-consrvative force가 존재하지 않을 때에는 바로 이 식을 쓰시면 됩니다!

(2) Conservation of energy with non-conservative forces

이 때에는 friction 등의 non-conservative force는 전부 system 밖에 배치시키면 됩니다.

그러면 Energy principle 식을 Wext=ΔK+ΔUs+ΔUg 이렇게 쓸 수 있습니다.

위에 (1)번에서와 같은 방식으로 rearrange하면 Ki+Ugi+Usi+Wext=Kf+Ugf+Usf가 됩니다. 

앞으로 friction 등의 non-consrvative force가 존재할 때에는 이 식을 쓰시면 됩니다!

그리고 앞으로 문제를 풀면서 식을 세울 때에 Thermal energy(ΔEth) 는 잊어버리셔도 됩니다. 

Surface가 system에 포함됐을 때에는 식에 ΔEth가 등장하지만, 

앞으로 (2)번처럼 surface를 항상 system 밖에 두고 식을 세울거기 때문에

thermal energy는 식에 등장할 일이 없을 거에요 :)

Friction이 있으면 mechanical energy의 일부가 thermal energy로 바뀐다는 점만 이해하고 계시면 됩니다!

다시 정리드리자면, 문제에서 system을 알려주지 않았을 경우에는 마음대로 system을 잡고 풀어도 상관 없지만,

보통은 conservative force는 전부 system 안에 넣고, non-conservative force는 전부 system 밖에 두고 푸시면 됩니다!

그럼 화이팅 하세요 !!!